开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况下糖异生途径影响的研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lpwxlwan
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本论文以西伯利亚鲟(Acipenser baerii)为研究对象,基于早期营养规划理论,探索通过开口期营养规划改善鱼类糖代谢调控机能并提高其对碳水化合物利用能力的可能性。系统地研究开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况(摄食不同含量碳水化合物饲料及饥饿和恢复摄食)下糖异生途径的影响。阐明西伯利亚鲟的糖异生调控机制,比较其与肉食性硬骨鱼类和哺乳动物的异同。并研究开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物含量对养成期西伯利亚鲟肉品质的影响。首先采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速分离cDNA末端(RACE)技术克隆编码西伯利亚鲟肝脏糖异生途径关键酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶(PEPCK, C型和M型)、果糖-1,6-磷酸酶(FBPase)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pas e)基因的cDNA全长序列,为后期基因表达的分析奠定基础。然后进行了从仔稚期至幼鱼期的连续养殖实验:在西伯利亚鲟仔鱼从开口摄食至卵黄囊消失(8~12日龄)阶段饲喂含57%葡萄糖的饲料(S)作为高糖刺激,以饲喂无碳水化合物饲料(F)的仔鱼为对照;高糖刺激结束后,分别以无碳水化合物饲料(F)和高碳水化合物饲料(H,含35%糊精)饲喂经历和未经历高糖刺激的仔鱼,共为4个处理组,分别命名为SF、SH、FF和FH,连续饲喂至20周龄。在20周养殖结束后,进行了各为期21d的饥饿和恢复摄食实验。通过对西伯利亚鲟在不同阶段的生长性能、糖异生途径关键酶的基因表达和活性、血糖和糖代谢相关激素浓度、肌肉和肝脏中糖原含量等指标的测定和分析,研究开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况下(摄食不同含量碳水化合物饲料及饥饿和恢复摄食)糖异生途径的影响;并对20周龄时幼鱼肌肉的组成成分、物理性状以及风味物质等指标进行测定和分析,评价开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物含量对肉品质的影响。结果表明:开口期高糖刺激显著抑制了西伯利亚鲟在13日龄、30日龄和20周龄的生长,并且显著抑制了13日龄时糖异生关键酶mRNA的表达以及30日龄时F组FBPase mRNA的表达。在20周龄时,开口期高糖刺激显著提高了H组摄食后6h的血糖峰值,抑制了F组的胰高血糖素在摄食后3和12h的正常分泌,提高了F组在摄食后24 h的PEPCK-C和G6Pase mRNA的表达。H组血浆中葡萄糖和总游离氨基酸分别在摄食后6和12h有明显峰值,F组则一直维持在基础水平;血浆胰高血糖素与胰岛素有相似的变化趋势,H组在摄食后12和24 h显著高于F组。H组在摄食后各取样点的PEPCK-C、 PEPCK-M和FBPase基因表达显著低于F组。在饥饿期间,F组糖异生酶基因表达显著低于饥饿前,而H组与饥饿前无显著差异。F组血糖浓度和肝糖原含量保持不变,而H组的肝糖原水平逐渐降低,血糖浓度和肌糖原含量保持稳定。恢复摄食21 d后,糖异生酶的基因表达均恢复至饥饿前水平,H组的血糖和肌糖原显著高于饥饿前水平。FF和FH组的G6Pase的活性在恢复摄食21d后仍显著低于饥饿前水平。开口期高糖刺激显著抑制了H组恢复摄食7d时的胰岛素和胰高血糖素水平以及F组在饥饿和恢复摄食期间FBPase的活性。开口期高糖刺激显著降低了幼鱼肌肉的灰分和粗蛋白含量,显著提高了F组熟鱼片的粘附性和弹性。饲料中高含量的碳水化合物会显著降低肌肉的灰分、蛋白含量及滴水损失,并显著降低肌肉游离必需氨基酸的含量。结论:与肉食性硬骨鱼类不同,西伯利亚鲟在摄食高碳水化合物饲料后,能够有效抑制糖异生关键酶的基因表达和活性,这与在杂食性鱼类和哺乳动物研究中得到的结果一致。开口期高糖刺激会对西伯利亚鲟产生长期的干扰作用,表现为抑制生长、提高摄食高碳水化合物饲料后的血糖峰值、降低糖异生关键酶的基因表达和活性及胰高血糖素对营养状况响应的敏感性。西伯利亚鲟的糖异生途径(20周龄时)在转录水平具有对早期营养干预的适应机制。饥饿前营养史对西伯利亚鲟应对饥饿和恢复摄食的代谢策略存在显著影响。饥饿前摄食高碳水化合物饲料的西伯利亚鲟在饥饿过程中提高糖异生能力并通过动用肝糖原分解来维持机体的血糖水平,恢复摄食后血糖和肝糖原有超补偿增长现象;而饥饿前摄食无碳水化合物饲料的西伯利亚鲟可能以蛋白质或脂肪作为代谢底物为机体供能,维持血糖浓度和糖原含量的稳定。饲料中碳水化合物含量对西伯利亚鲟的肉品质有显著影响。
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